5. Золь золота получен восстановлением золотой кислоты hAuO2 танином по реакции

2 HAuO₂ + C₇₆H₅₂O₄₂ = 2 Au + H₂O + C₇₆H₅₂O₄₅

Каков знак заряда коллоидных частиц, если пороги коагуляции электролитов равны

С_ПК (NaCl) = 24∙10³кмоль/м³

С_ПК (ВaCl₂) = 0,35∙10³кмоль/м³

С_ПК(Ce(NO₃)₃) = 0,03∙10³кмоль/м³.

Наименьший порог коагуляции у последнего раствора нитрата церия (III). Следовательно, коагулирующей частицей будет ион Ce³⁺, а золь будет заряжен отрицательно.

6. Почему аэрозоли можно использовать в качестве дымовых завес?

По оптическим свойствам аэрозоли очень близки к растворам лиофобных коллоидов. Вследствие большой разницы в показателях преломления газовой дисперсионной среды и жидкой или твердой дисперсной фазы светорассеяние у аэрозолей более интенсивно, и они не пропускают свет. На этом свойстве аэрозолей основано применение маскировочных дымовых завес. Благодаря сильному светорассеянию аэрозоли, находящиеся в верхних слоях атмосферы, уменьшают интенсивность солнечной радиации и влияют на климатические условия

Особенности аэрозолей заключаются в том, что из-за низкой вязкости воздуха седиментация и диффузия частиц аэрозоля протекают очень быстро. Кроме того, дымы и туманы легко переносятся ветром, что используют для создания дымовых завес, окуривания и опрыскивания сельскохозяйственных культур. Электрические свойства аэрозолей чрезвычайно сильно отличаются от электрических свойств систем с жидкой средой, что объясняется резким различием плотностей и диэлектрических свойств газов и жидкостей. В газовой среде отсутствуют электролитическая диссоциация и ДЭС. Однако частицы в аэрозолях имеют электрические заряды, которые возникают при случайных столкновениях частиц друг с другом или с какой-нибудь поверхностью.

7. Использование коллоидно-химических процессов (седиментация, флотация, коагуляция, флокуляция) для очистки сточных вод.

Эти процессы позволяют удалять твердые вещества из сточных вод: тяжелые (с диаметром больше, чем 0,4 мкм) - при помощи седиментации и легкие (менее 0,4 мкм) - при помощи флотации. Такая очистка основана на разнице в плотности твердых веществ и сточной воды, пропускаемой через седиментационные и флотационные баки, сделанные из бетона и стали. Частицы, которые следует отделить, собираются на дне или на поверхности, оседая или поднимаясь со скоростями, пропорциональными квадрату радиуса частицы и разнице между плотностью частицы и плотностью сточной воды. Коллоидные частицы (например, белки, латексы и масляные эмульсии) размером от 0,4 до 0,001 мкм не сепарируются, поскольку эти коллоиды переходят в гидратную форму и обычно становятся отрицательно заряженными за счет поглощения ионов. Соответственно, частицы отталкиваются друг от друга, поэтому нельзя провести коагуляцию и их разделение. Однако, если эти частицы “дестабилизированы”, они коагулируют и образуют хлопья больше, чем 4 мкм, которые можно выделить в виде осадка в обычных седиментационных или флотационных баках. Дестабилизация достигается коагуляцией при добавлении 30-60 мг/л неорганического коагулянта (сульфат алюминия, сульфат железа (II) или хлорид железа (III)). Коагулянт гидролизуется в условиях данного pH (кислотность) и образует положительные многовалентные ионы металлов, которые нейтрализуют отрицательный заряд коллоида. Для ускорения процесса флокуляции (агломерация коагулированных частиц в хлопья) добавляют 1-3 мг/л органических полиэлектролитов (флокуляционных агентов), что приводит к образованию хлопьев диаметром 0,3-1 мкм, которые легче отделять. Здесь можно использовать седиментационные баки горизонтально-поточного типа; они имеют прямоугольное сечение и плоское или покатое дно. Сточная вода поступает вдоль одной из передних сторон, а очищенная вода уходит через край на противоположной стороне. Также можно использовать вертикальные седиментационные баки цилиндрической формы и с дном в виде перевернутого прямого кругового конуса; сточная вода поступает в середину, а очищенная вода выходит из бака через верхний зазубренный край, а затем собирается во внешний круговой канал. В баках обоих типов осадок остается на дне и подается (если это необходимо, посредством скребкового механизма) в коллектор. Концентрация твердых веществ в осадке составляет 2-10 %, а в очищенной воде - 20-80 мг/л.

Флотационные баки обычно бывают цилиндрической формы и имеют рассеиватели мелких пузырьков воздуха, установленные на дне, при этом канализационная вода поступает в бак по центру. Частицы прилипают к пузырькам, поднимаются на поверхность и оттуда удаляются, в то время как очищенная вода уходит вниз. При использовании более эффективных “флотационных баков со сжиженным воздухом” сточная вода насыщается воздухом под давлением 2-5 атмосфер и затем распространяется в центре флотационного бака, где мелкие пузырьки, образовавшиеся от декомпрессии, заставляют частицы подниматься на поверхность.

По сравнению с седиментацией флотация дает более толстый слой осадка при более высокой скорости отделения частиц, поэтому требуется оборудование меньших размеров. С другой стороны, эксплуатационные затраты и концентрация твердых веществ в очищенной воде выше.